2014年前三季度，新能源汽車的產(chǎn)銷近4萬輛，發(fā)展勢頭喜人。然而，“套牌論”和“煤電論”又一次將新能源汽車推上了風口浪尖。有人認為新能源汽車只是把“污染換了個位置”，也有專家學者認為“上海熱銷的插電式混動汽車，95%以上的車主都在以傳統(tǒng)汽油車的模式運行插電混動車，不能給予財政補貼”，由此可見人們對新能源汽車尤其是插電式混合動力汽車(Plug-in hybrid electronic vehicle，PHEV)的認知存在較大的差異。作為一名從事新能源汽車的研發(fā)人員，筆者從多個方面對PHEV進行分析和評價，使大家認識PHEV。

1)PHEV爭論

近期針對熱銷的比亞迪秦，高校教授、協(xié)會領導和行業(yè)團體均表述了各自觀點，具體如表1所示。針對各方觀點，從PHEV定義、工作模式、標桿車型和發(fā)展趨勢等方面對PHEV進行分析。

表1 PHEV爭論匯總

2)PHEV定義及特點

顧名思義，PHEV就是帶有外接電源充電裝置的混合動力汽車，由于需要外接充電、電池為能量型或混合型，與強混的功率型電池不同；由于需要純電動行駛，電機輸出功率需求較大且動力系統(tǒng)結構必須具備純電工況，整車冷卻和潤滑系統(tǒng)在純電動工況時能適時工作。

圖1 PHEV定義

PHEV包括CD(能量消耗) 和CS(能量維持階段)。CD階段除再生制動外SOC(荷電狀態(tài)值)持續(xù)降低，發(fā)動機和電機工作與參數(shù)匹配相關，當電機功率匹配較大時，該階段通常為純電動工況；但當電機相對較小且處于急加速和爬坡工況，或者動力系統(tǒng)冷卻和潤滑需要發(fā)動機開啟時，發(fā)動機在CD階段仍然需要工作；CD階段純電動續(xù)駛里程差別較大，例如4.4kWh的豐田Prius僅為26km、16kWh的沃藍達為64km、13kWh的比亞迪秦為70km；新國標要求乘(商)用車60(40)km/h勻速行駛純電動續(xù)駛里程大于50km、才能獲得免購置稅等政策優(yōu)惠。CS階段主要是維持SOC平衡、與強混控制相同，但為了防止“背電回家”、SOC控制目標不應太高(例如30%、強混目標點通常為50%左右)，SOC目標點同時要考慮到電池充放電效率。

表2 PHEV與強度混合動力比較

PHEV與強度混合動力比較如表2所示，在參數(shù)配置方面、PHEV具備純電和強混的特點，因此從參數(shù)匹配總結出：PHEV=純電動+強混。與強混相比，PHEV電功率比相同或增加，盡管在質(zhì)量上稍有增加、但在CS階段其節(jié)油率應不低于強混，即節(jié)油率應大于30%以上。

3)PHEV工作模式

圖2 PHEV結構

圖2是兩種典型的PHEV動力系統(tǒng)結構，比亞迪秦與圖2左圖相同。筆者研究團隊制定了圖2結構的工作模式，如圖3所示，根據(jù)蓄電池SOC和駕駛員需求扭矩(根據(jù)踏板開度和車速解析獲得)，即可確定出PHEV的工作模式，縱軸SOC和橫軸需求扭矩之間白色帶寬是為了防止工作模式的頻繁跳變。圖3中SOC1和SOC2在30%左右，SOC3和SOC4在10%左右；SOC大于SOC1以及處于SOC2和SOC3之間的工作模式是最常用的工作模式，可使電池SOC基本維持在30%左右；設置SOC3和SOC4的目的是為了考慮“Auto”和“HEV”模式下，低速純電動和需求扭矩大(爬陡坡和急加速)等特殊工況的動力需求；但當SOC低于10%時電池不能放電，一方面由于此時電池放電效率低，另外由于電池SOC誤差較大(可達8%)、此時電池已經(jīng)處于無電狀態(tài)。

圖3 PHEV工作模式

由工作模式可以看出，SOC較大且需求扭矩較小時、PHEV工作于純電動工況；其余工況與強混相同，主要通過E-M(行車發(fā)電)和E+M(電機助力)調(diào)節(jié)作用，在滿足駕駛員需求扭矩的同時、使發(fā)動機工作在高效區(qū)；只有在三處標注黃色區(qū)域PHEV才工作于純發(fā)動機工況，而且此時發(fā)動機的工作效率較高，有別于傳統(tǒng)汽車“大馬拉小車”的工況。

因此從工作模式可以總結出：插電式混動=純電動+強混，即使在不充電狀態(tài)下(SOC維持在30%左右)，PHEV工作于強混而并非傳統(tǒng)汽車模式。

4)PHEV標桿分析

搜集了國內(nèi)外主流乘用車和客車PHEV的技術參數(shù)，如表3所示，可以看出各主要廠商PHEV在CS模式的節(jié)油率均大于30%，PHEV客車節(jié)油率高達40%以上，即表明不充電狀態(tài)下節(jié)油率仍然較高。

PHEV大巴在CS階段節(jié)油效果非常明顯，各主要廠商在滿足新國標勻速行駛50km的條件下，盡量減小電池容量、減少整車成本，以傳統(tǒng)車價格銷售給公交用戶、用國家補貼的25萬元消化電池和電機增價。正是這一創(chuàng)新的控制和商業(yè)模式，2014年僅雙?；炻?lián)PHEV客車銷量有望突破萬臺、產(chǎn)值上百億元。

與PHEV大巴類同，在充電設施并不完善情況下，PHEV轎車應效仿大巴的控制和商業(yè)模式，加速PHEV轎車的市場化推廣。

表3 典型PHEV技術參數(shù)

5)PHEV發(fā)展趨勢

在2014年11月舉辦的廣州車展上，共展出國內(nèi)外12種PHEV車型，既有高端的保時捷品牌，也有易于推向市場的高爾夫GTE和比亞迪品牌，足以表明各大廠商對于PHEV的市場信心。

同時，中國PHEV的市場潛力得到了各大國際廠商的高度關注，沃爾沃將于2015年上半年在成都工廠量產(chǎn)沃爾沃S60L插電式混動車并投放市場；大眾2018年底前將向中國市場引入8款插電式混動車型，最早的兩款車型將于2015年在中國生產(chǎn)。

近期國際電池供應商已將電芯批量售價調(diào)整為220~230美元/kWh，但由于國內(nèi)電池包集成技術和電池管理系統(tǒng)技術仍處于起步發(fā)展階段，電池集成后的價格仍然較高；同時由于均衡控制和熱管理等難點技術尚未解決，僅依靠增加電池容量提高續(xù)駛里程并非最佳方法，而PHEV在里程方面有優(yōu)勢。科技部萬鋼部長在泰達論壇上提出，2020年后可能會取消財政補貼，在無補貼條件下PHEV有價格優(yōu)勢。純電動難點在于電池、電機、充電機和電動附件等零部件，除此以外、PHEV在整車集成與控制方面要求較高，而自主品牌在能量管理、動力系統(tǒng)解耦、發(fā)動機和自動變速箱等方面積累較少，應給予大力支持攻關。技術障礙永遠繞不過、必須跨越，比亞迪從逆向分析到正向開發(fā)的成功，特斯拉輝煌與菲斯科破產(chǎn)的強烈反差，足以說明自主掌握核心技術的重要性。

在鼓勵發(fā)展PHEV的同時應該做好檢測、監(jiān)管和認證工作，清華大學教授、中國電動汽車奠基人和資深專家陳全世先生提醒到“插電式混動汽車很容易在技術上造假，即車企只要在傳統(tǒng)的汽油車后軸安裝一個假電動機就能改裝成插電混動”。應從“坡起”、“EV”、“Eco”、“Sport”、“Auto”和“HEV”等模式對PHEV進行綜合評價，遏制騙補、給PHEV創(chuàng)造良好的發(fā)展氛圍。

6)總結

以上從PHEV定義、工作模式和標桿車型等方面對PHEV進行分析和評價可知，PHEV的結構和控制策略決定了其在不充電狀態(tài)下仍是一輛強度混合動力汽車，與傳統(tǒng)汽車相比、此時節(jié)油率仍高達30~40%以上，良好的節(jié)油率應該獲得相應的牌照優(yōu)惠和補貼；財政補貼取消后，PHEV是最具生命力的新能源車型之一；自主品牌應堅持自主開發(fā)，突破PHEV整車集成控制和關鍵零部件等方面的技術障礙。

作者楊偉斌是北汽福田新能源系統(tǒng)開發(fā)部部長、博士、高級工程師

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